DE19932859C2 - Aseptisches Pumpengehäuse mit schaltbarer Drainage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein aseptisches Pumpengehäuse mit schaltbarer Drainage, insbesondere für ein Laufrad- oder Spiralgehäuse oder ein einen schaufelfreien Ringraum bildendes Gehäuse einer Kreiselpumpe für die Förderung von Flüssig­ keiten unter aseptischen oder wenigstens sanitär einwandfreien Bedingungen, das, bezogen auf eine waagerecht angeordnete Pumpenwelle, im Bereich seiner tiefsten Stelle eine Drainageöffnung aufweist, die in einer in die Umgebung des Pumpengehäuses geführten Ablaufleitung ihre Fortsetzung findet.

In Bereichen der Chemie und Pharmazie, in denen Flüssigkeiten unter asepti­ schen oder wenigstens sanitären Bedingungen gefördert werden müssen, wird an die Fördereinrichtung dieser Flüssigkeiten u. a. beispielsweise die Anforderung gestellt, daß das Pumpengehäuse im Anschluß an eine Durchlaufreinigung (CIP- Reinigung (cleaning in place)) dem nachfolgenden Produktionsprozeß rück­ standsfrei zur Verfügung steht. Diese Rückstandsfreiheit bedeutet, daß beispiels­ weise auch Reinigungsflüssigkeit wie Wasser oder Desinfektionsmittel mit dem Ende der Reinigungsprozedur restlos aus dem Pumpengehäuse entfernt wird.

In den Richtlinien der EHEDG (European Hygienic Equipment Design Group), die in der Druckschrift "Trends in Food Science & Technology, November 1992 bis März 1997, abgedruckt sind, werden Vorschläge für eine Drainierbarkeit von Pumpengehäusen und zur Vermeidung von Toträumen in Pumpengehäusen ge­ macht. Dort wird beispielsweise vorgeschlagen, bei waagerecht angeordneter Pumpenwelle den in der Regel, bezogen auf die Einbaulage, nach oben gerich­ teten Druckstutzen des Pumpengehäuses an dessen Unterseite in tangentialer Richtung anzubringen bzw. das Pumpengehäuse derart zu verdrehen, daß der Druckstutzen eine diesbezügliche Lage einnimmt, so daß sich das Pumpenge­ häuse selbsttätig entleeren kann. Falls es sich in diesem Zusammenhang um eine Kreiselpumpe handelt, wird durch eine derartige Anordnung allerdings ein neues Problem geschaffen, das darin besteht, daß sich das Pumpengehäuse während der Förderung der Flüssigkeit nicht selbsttätig entlüftet, da die sich im oberen Be­ reich des Pumpengehäuses ansammelnden Gasblasen schwerlich über den im unteren Bereich angeschlossenen Druckstutzen mit der Flüssigkeit ausgetragen werden können.

Ein weiterer Vorschlag sieht beispielsweise vor, das Pumpengehäuse derart an­ zuordnen, daß eine zur Laufradachse senkrecht orientierte Laufradebene waage­ recht angeordnet ist, damit der an der üblichen Stelle angeordnete Druckstutzen waagerecht verläuft und somit das Pumpengehäuse in dieser Anordnung über diesen Stutzen vollständig entleert werden kann. Bei einer derartigen Anordnung befindet sich dann ein mehr oder weniger schwerer Antriebsmotor, bezogen auf die Einbaulage des Pumpengehäuses, oberhalb desselben, so daß das Gewicht des Motors auf dem Pumpengehäuse lastet und in vielen Fällen aus Festigkeits­ gründen einer besonderen, das Pumpengehäuse von dieser Gewichtskraft frei­ haltenden Abstützung bedarf. Darüber hinaus ergibt sich das Problem, daß der zwischen Pumpengehäuse und Antriebsmotor angeordnete Abdichtungsbereich der Pumpenwelle nur schwerlich von sich dort ansammelndem Gas befreit werden kann. Es handelt sich bei der Abdichtung in der Regel um eine Gleitringdichtung, in deren Gehäuse das sich dort ansammelnde Gas die Dichteigenschaften und das Verschleißverhalten der Dichtung negativ beeinflussen kann.

In den in Frage kommenden Fällen werden oftmals auch Pumpengehäuse einge­ setzt, die, bezogen auf ihre Einbaulage, an unterster Stelle in ein Drainagerohr ausmünden, das in einer mehr oder weniger großen Entfernung von der An­ schlußstelle am Pumpengehäuse mit einer Absperreinrichtung versehen ist (bei­ spielsweise dargestellt in der Firmendruckschrift "Fristam pumps; Sanitary Cen­ trifugal Pumps", Stamp, Hamburg). Eine derartige Anordnung erlaubt zwar die völlige rückstandsfreie Entleerung des Pumpengehäuses, jedoch bildet das Drai­ nagerohr zwischen seiner Anschlußstelle am Pumpengehäuse und dem Absperr­ ventil einen Totraum, in dem beispielsweise während des Betriebs der Pumpe Produkt stagniert, dessen momentane Zusammensetzung, abhängig von der Art des Produktionsverfahrens und -verlaufs, oftmals nicht der momentanen Produkt­ zusammensetzung des im Pumpengehäuse geförderten Produktes entspricht. Dadurch kann es zur nachteiligen Verschleppung von Produkt aus dem Totraum in das vorbeiströmende Produkt kommen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein aseptisches Pumpengehäuse mit schaltbarer Drainage zu schaffen, das im Bereich der Drainageableitung sumpf- und totraumfrei ausgestaltet ist und rückstandsfrei entleert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des aseptischen Pumpengehäuses mit schaltbarer Drainage sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die Ausbildung einer Sitzfläche am pumpengehäuseseitigen Ende der Drainageöffnung kann letztere unmittelbar an ihrem Eintritt in den Innenraum des Pumpengehäuses mittels eines Schließgliedes verschlossen werden. Eine derar­ tige Anordnung erlaubt einen Verschluß der Drainageöffnung durch eine zum In­ nenraum des Pumpengehäuses hin gerichtete Öffnungsbewegung des Schließ­ gliedes. Damit wird zum einen die Anordnung einer Sitzdichtung möglich, zum andern erlaubt es diese Anordnung, das Schließglied bündig und totraumfrei mit der Innenwand des Pumpengehäuses abschließen zu lassen. Dadurch werden bekannte Lösungen entscheidend verbessert, mit denen bislang die Drainageöff­ nung erst in einem mehr oder weniger großen Abstand stromabwärts von der In­ nenwandung des Pumpengehäuses verschlossen werden konnte.

Um das Pumpengehäuse rückstandsfrei entleeren zu können, wird die Drainage­ öffnung vorzugsweise an der tiefsten Stelle im Pumpengehäuse angeordnet, wo­ bei sich die Herstellung der Drainageöffnung und ihrer Sitzfläche dann besonders einfach gestaltet, wenn das Schließglied eine senkrecht orientierte Hubbewegung ausführt.

Falls allerdings die Bauhöhe unterhalb des Pumpengehäuses zu minimieren ist, sieht eine weitere Ausgestaltung vor, daß das Schließglied eine Hubbewegung ausführt, deren Wirkungslinie einen Winkel gegenüber der Senkrechten bildet. Bei der unter einem Winkel gegenüber der Senkrechten in das Pumpengehäuse eindringenden Drainageöffnung muß allerdings sichergestellt sein, daß die tiefste Stelle des Pumpengehäuses noch wenigstens von einem Teil der Drainageöff­ nung und ihrer Sitzfläche erfaßt wird.

Um eine einwandfreie Abdichtung des Schließgliedes auf der Sitzfläche zu ge­ währleisten, sieht eine weitere Ausführungsform vor, daß die Sitzfläche von einer im Pumpengehäuse formschlüssig eingebetteten Sitzdichtung gebildet wird. Es wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, die Sitzdichtung als Dichtung mit kreisförmigem Querschnitt (O-Ring) auszubilden. Ein O-Ring läßt sich relativ ein­ fach formschlüssig einbetten, und er stellt darüber hinaus eine preiswert zur Ver­ fügung stehende Standarddichtung dar.

Um das Schließglied und seine Sitzfläche in vorteilhafter Weise aus dem Pum­ pengehäuse nach außen ausbauen zu können, ist weiterhin vorgesehen, daß die Sitzdichtung zwischen einer im Pumpengehäuse ausgebildeten Schulter und ei­ nem Sitzring, der die Drainageöffnung berandet und von außen nach innen in das Pumpengehäuse eingreift, eingespannt ist. Die Schulter ist dabei derart ausge­ staltet, daß sie im Zusammenspiel mit dem auf der Sitzdichtung aufliegenden Schließglied weitestgehend spalt- und damit totraumfrei die Drainageöffnung verschließt.

Das Schließglied wird entsprechend einem weiteren Vorschlag mittels einer Ver­ stellstange betätigt, die von außerhalb des Pumpengehäuses durch die Draina­ gebohrung hindurchgreift. Dadurch bleibt der Innenraum des Pumpengehäuses von diesbezüglichen Vorkehrungen frei.

Die Verstellstange zur Betätigung des Schließgliedes kann entweder mit einem Handantrieb verbunden werden oder aber mit einem fernsteuerbaren Antrieb, der elektrisch, elektromagnetisch oder mit einem Druckmittel betrieben wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend kurz beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Pumpengehäuse im Bereich einer schalt­ baren Drainageöffnung gemäß der Erfindung senkrecht zur Rotati­ onsachse der Pumpe und

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung eine Einzelheit im Bereich eines Schließ­ gliedes und seiner zugeordneten Sitzfläche am pumpengehäuseseiti­ gen Ende der Drainageöffnung bei einer Ausführung gemäß Fig. 1.

Ein Pumpengehäuse 1 einer Kreiselpumpe (Fig. 1) ist im vorliegenden Falle beispielsweise als Spiralgehäuse oder schaufelfreier Ringraum ausgebildet. Die Darstellung zeigt lediglich jenen Teil des Pumpengehäuses 1, in dem der Erfin­ dungsgegenstand vorgesehen ist. Bezogen auf die Anordnung der Pumpe (waa­ gerechte Pumpenwelle) mündet eine tiefste Stelle 1a des Pumpengehäuse 1 in eine Drainageöffnung 1b aus, die das Pumpengehäuse 1 durchdringt und die in einem Ventilgehäuse 2c eines Absperrventils 2 seine Fortsetzung findet. Das pumpengehäuseseitige Ende der Drainageöffnung 1b geht in eine Sitzfläche 1c, im vorliegenden Falle gebildet durch eine Sitzdichtung 3, für ein Schließglied 2a des Absperrventils 2 über. Sitzfläche 1c und Schließglied 2a sind dabei derart angeordnet, daß sich das Pumpengehäuse 1 nach Öffnen des Absperrventils 2 rückstandsfrei entleeren kann. Die Stellbewegung des Schließgliedes 2a erfolgt über eine Verstellstange 2b, die nach unten durch das Ventilgehäuse 2c hin­ durchgeführt ist und in einem unterhalb desselben angeordneten Antrieb 4 endet. Das Ventilgehäuse 2c verfügt über einen seitlich angeordneten Ablaufanschluß 2e, über den die Drainageflüssigkeit aus dem Pumpengehäuse 1 abgeführt wer­ den kann, wenn das Schließglied 2a mittels der Verstellstange 2b in Richtung des Innenraumes des Pumpengehäuses 1 geöffnet wird. Der Ablaufanschluß 2e setzt sich in einer nicht dargestellten Ablaufleitung fort.

Um einen problemlosen Ein- und Ausbau des Schließgliedes 2a und seiner Sitz­ fläche 1c in das Pumpengehäuse 1 zu gewährleisten, ist zweckmäßigerweise die Sitzfläche 1c für das Schließglied 2a in einem nach unten ausbaubaren Sitzring 2d vorgesehen, der an seinem stirnseitigen, zum Innenraum des Pumpengehäu­ ses 1 weisenden Ende die Sitzdichtung 3 aufnimmt und die Drainageöffnung 1b berandet. Dabei drückt der Sitzring 2d die Sitzdichtung 3 gegen eine am Pum­ pengehäuse 1 in diesem Bereich ausgebildete Schulter 1d, so daß dadurch eine formschlüssige Einbettung der Sitzdichtung 3 zwischen dem Sitzring 2d und dem Pumpengehäuse 1 mit seiner Schulter 1d gewährleistet ist.

Durch die vorgeschlagene Anordnung ist, wie die Darstellung gemäß Fig. 2 ver­ deutlicht, eine absolut rückstandsfreie Entleerung des Pumpengehäuse 1 ohne jegliche Totraumbildung in diesem Bereich möglich, wobei darüber hinaus in je­ dem Falle eine einwandfreie Reinigung der kontaminierten Innenflächen der ge­ samten Anordnung im Durchfluß sichergestellt ist (CIP-fähige Anordnung).

Die Längsachse des Absperrventils 2, in der dieses öffnet und schließt, kann auch, in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene, unter einem Winkel gegen die Senkrechte in das Pumpengehäuse 1 eintreten. In diesem Falle mündet die ring­ förmige Sitzfläche 1c etwas seitlich zur vorstehend beschriebenen Lage mit einer entsprechenden Neigung in das Pumpengehäuse 1 ein. Diese Anordnung ist der­ art zu treffen, daß, bezogen auf die Einbaulage des Pumpengehäuses 1, dessen tiefste Stelle 1a noch von der Drainageöffnung 1b erfaßt wird. Die letztgenannte Ausgestaltung weist eine noch geringere Einbauhöhe auf als die eingangs be­ schriebene Anordnung.

Die Betätigung der Verstellstange 2b kann manuell oder ferngesteuert, beispiels­ weise durch einen elektrischen, elektromagnetischen oder einen druckmittelbe­ triebenen Antrieb 4 erfolgen.

Claims (9)

1. Aseptisches Pumpengehäuse mit schaltbarer Drainage, insbesondere für ein Laufrad- oder Spiralgehäuse oder ein einen schaufelfreien Ringraum bilden­ des Gehäuse einer Kreiselpumpe für die Förderung von Flüssigkeiten unter aseptischen oder wenigstens sanitär einwandfreien Bedingungen, das, bezo­ gen auf eine waagerecht angeordnete Pumpenwelle, im Bereich seiner tief­ sten Stelle eine Drainageöffnung aufweist, die in einer in die Umgebung des Pumpengehäuses geführten Ablaufleitung ihre Fortsetzung findet, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das pumpengehäuseseitige Ende der Drainageöffnung (1b) in eine Sitzfläche (1c) übergeht und
• - daß ein Schließglied (2a) vorgesehen ist,
• - das mit der Sitzfläche (1c) zusammenwirkt und dabei die Drainageöff­ nung (1b) verschließt,
• - das in Richtung des Innenraumes des Pumpengehäuses (1) öffnet und
• - das in seiner Schließstellung bündig und totraumfrei mit der Innenwand des Pumpengehäuses (1) abschließt.

2. Aseptisches Pumpengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (2a) eine senkrecht orientierte Hubbewegung ausführt.

3. Aseptisches Pumpengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (2a) eine Hubbewegung ausführt, deren Wirkungslinie einen Winkel gegenüber der Senkrechten bildet.

4. Aseptisches Pumpengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzfläche (1c) von einer im Pumpengehäuse (1) formschlüssig eingebetteten Sitzdichtung (3) gebildet wird.

5. Aseptisches Pumpengehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzdichtung (3) als Dichtung mit kreisförmigem Querschnitt (O-Ring) ausgebildet ist.

6. Aseptisches Pumpengehäuse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sitzdichtung (3) zwischen einer im Pumpengehäuse (1) ausgebildeten Schulter (1d) und einem Sitzring (2d), der die Drainageöffnung (1b) berandet und von außen nach innen in das Pumpengehäuse (1) eingreift, eingespannt ist.

7. Aseptisches Pumpengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (2a) mittels einer Verstellstange (2b), die von außerhalb des Pumpengehäuses (1) durch die Drainageöffnung (1b) hindurchgreift, betätigt wird.

8. Aseptisches Pumpengehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellstange (2b) mit einem Handantrieb (4) verbunden ist.

9. Aseptisches Pumpengehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellstange (2b) mit einem fernsteuerbaren Antrieb (4) verbunden ist, der elektrisch, elektromagnetisch oder mit einem Druckmittel betrieben wird.